本发明专利技术公开了一个大豆酶学抗病基因及其编码蛋白与应用。其目的是提供一个大豆酶学抗病基因及其编码蛋白与其在培育抗病性提高的植物中的应用。该基因是下述核苷酸序列之一：１）序列表中ＳＥＱ ＩＤ №：１的ＤＮＡ序列；２）编码序列表中ＳＥＱ ＩＤ №：２的ＤＮＡ序列；３）在高严谨条件下可与序列表中ＳＥＱ ＩＤ №：１限定的ＤＮＡ序列杂交的核苷酸序列。其编码蛋白是下述氨基酸残基序列之一：１）序列表中的ＳＥＱ ＩＤ №：２；２）将序列表中ＳＥＱ ＩＤ №：２的氨基酸残基序列经过一至十个氨基酸残基的取代、缺失或添加且具有提高植物抗病性的蛋白质。本发明专利技术将在植物病害的防治领域及抗病品种的繁育工作中发挥重要作用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及植物基因及其编码蛋白与应用，特别是涉及一个来源于大豆的具有氨基转移酶功能的抗病基因及其编码蛋白与其在培育抗病性提高的植物中的应用。
技术介绍
细菌及真菌是危害农作物的主要病原菌。虽然目前对某些病害已找到有效的防治方法，但对大多数严重危害农作物生长的病害尚无切实有效的防治措施。培育抗病品种是防治植物病害的根本措施。但由于病原菌变异迅速，可供利用的抗原匮乏，常规育种的作用受到很大程度的限制。随着分子生物学、植物病理学及基因工程技术的迅猛发展，运用基因工程手段提高植物的抗病性为抗病育种开辟了一条崭新途径。Taler等对印度野生、高抗霜霉病甜瓜品种P1进行遗传学研究发现，P45蛋白与抗病性紧密连锁(Plant eR Genes That Encode Photorespiratory Enzymes ConferResistance against Disease，The Plant Cell，Vol.16，172-184，January 2004)。根据P45蛋白部分氨基酸测序结果，设计简并引物，利用RT-PCR的方法克隆得到两个编码P45蛋白的eR基因，分别命名为At1和At2。At1和At2核苷酸序列的同源性为88％，氨基酸序列同源性为93％。研究发现At1和At2不属于任何一类已知的eR基因，其编码蛋白与丝氨酸乙醛酸氨基转移酶(Ser glyoxylate aminotransferase，SGT)、丙氨酸乙醛酸氨基转移酶(Ala glyoxylate aminotransfe rase，AGT)氨基酸序列同源性均大于80％。酶活分析实验发现，植物抗、感病性与SGT、AGT的酶活有直接相关性，高抗品种中SGT、AGT酶活最高，接近100％，中抗品种中酶活大约70％，感病品种中酶活则低于25％。Taler等将At1或At2基因转入感病品种，感病品种即获得抗病性，同时，SGT、AGT和乙醇酸氧化酶(glycolate oxidase，G0)的酶活性均显著提高(Plant eRGenesThat Encode Photorespiratory Enzymes Confer Resistance against Disease，ThePlant Cell，Vol.16，172-184，January 2004)。推测SGT和AGT可能具有提高GO活性的功能。经检测，抗病植株中GO的活性是感病植株中GO活性的10-20倍。SGT、AGT和GO是植物光呼吸中的关键酶，它们都在植物的过氧化物体中起作用。在过氧化物体中，GO催化乙醇酸向乙醛酸转化并产生H2O2，而SGT、AGT分别以丝氨酸和丙氨酸作为氨基供体，催化乙醛酸向苷氨酸转化。SGT、AGT、GO协同作用导致植物体内H2O2的产生和积累。已知H2O2在植物抗病过程中起很重要的作用，H2O2不仅能够直接杀死病原菌(Peng & Kuc，Phytopathol. 82696-699，1992)，还可通过诱导细胞壁结构蛋白的氧化交联阻止病菌的侵入(Bradley et al.，Cell 7021-30，1992；Brissonet al.，Plant Cell 61703-1712，1994)及通过激活水杨酸合成以诱导防卫基因的表达，使植物产生系统获得性抗性(Leon et al.，Plant Physiol. 1081673-1678，1995；Chen et al.，Science 1621883-1886，1993)。悬浮细胞试验证明H2O2能激活植保素的合成(Apostol et al.，Plant Physiol. 90109-116，1989；Davis et al.，Phytochem. 32607-611，1993；Degousee et al.，Plant Physiol 104945-952，1994)。在近来的研究中还发现在不亲和的植物-病原互作中氧化激增产生的H2O2不仅可作为区域信号导致细胞死亡，而且还可作为扩散信号诱导周围未侵染细胞中防卫基因如谷胱甘肽S转移酶基因的表达(Levine et al.，Cell 79583-593，1994)。上述研究表明，eR基因对病原菌没有种属专化性，是具有氨基转移酶活性的酶学抗病基因。烟草黑胫病俗称“黑根”、“黑秆疯”。多发生于成株期，少数苗床期发生。幼苗染病后，茎基部出现污黑色病斑或从底叶发病沿叶柄蔓延至幼茎，引致幼苗猝倒。湿度大时，患病部位长满白色菌丝，幼苗成片死亡。茎秆染病，茎基部初呈水渍状黑斑，后向上、下及髓部扩展，绕茎一周时，植株萎蔫死亡。纵剖病茎，可见髓部黑褐色坏死并干缩呈“笋节”状，“节”间长满白色絮状菌丝。叶片染病，初为水渍状暗绿色小斑，后扩大为中央黄褐色坏死、边缘不清晰隐约有轮纹呈“膏药”状黑斑。潮湿条件表面也生白色绒毛状物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一个来源于大豆的具有氨基转移酶功能的酶学抗病基因及其编码蛋白。本专利技术所提供的酶学抗病基因，名称为GmeR(Glycine max enzymaticresistance)，来源于大豆属大豆(Glycine max L.Merril)，是下述核苷酸序列之一1)序列表中SEQ ID №1的DNA序列；2)编码序列表中SEQ ID №2的DNA序列；3)在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID №1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。所述高严谨条件为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。序列表中的SEQ ID №1由1206个碱基组成，其编码序列为自5’端第1-1206位碱基，编码具有序列表中SEQ ID №2的氨基酸残基序列的蛋白质。本专利技术酶学抗病基因所编码的蛋白(GmeR)，具有下述氨基酸残基序列之一1)序列表中的SEQ ID №2；2)将序列表中SEQ ID №2的氨基酸残基序列经过一至十个氨基酸残基的取代、缺失或添加且具有提高植物抗病性的蛋白质。序列表中的SEQ ID №2由401个氨基酸残基组成。含有本专利技术基因的表达载体、转基因细胞系及宿主菌均属于本专利技术的保护范围。扩增GmeR中任一片段的引物对也在本专利技术的保护范围之内。本专利技术的另一个目的是提供提供一种提高植物抗病性的方法。本专利技术所提供的提高植物抗病性的方法，是将所述大豆酶学抗病基因导入植物组织或细胞，得到抗病性提高的植物。所述大豆酶学抗病基因可通过含有所述大豆酶学抗病基因的植物表达载体导入植物组织或细胞。用于构建所述植物表达载体的出发载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它的参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端，如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂合成酶Nos基因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3’端转录的非翻译区均具有类似功能。使用GmeR构建植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或诱导型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、根部特异表达启动子等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，本文档来自技高网...
【技术保护点】
大豆酶学抗病基因，是下述核苷酸序列之一：１）序列表中ＳＥＱＩＤ№：１的ＤＮＡ序列；２）编码序列表中ＳＥＱＩＤ№：２的ＤＮＡ序列；３）在高严谨条件下可与序列表中ＳＥＱＩＤ№：１限定的ＤＮＡ序列杂 交的核苷酸序列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾士荣，刘昱辉，孙文丽，
申请(专利权)人：中国农业科学院生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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